套用領域
在油田上,通常把油井產氣量和產油量的比值稱為油氣比,它表示每采出一噸原油要伴隨采出多少立方米天 然氣。
這是一個很重要的參數。當地下油層的壓力降低到一定數值時,原油中的天然氣就會大量脫出,使油氣比增高。這時,地下原油由於天然氣的脫出,粘度就會增大,流動阻力也就增加,對開發造成不利影響,甚至使油層里留下的原油成為“死油”而采不出來,降低了採收率。在這種情況下,為了保證油井長期穩產、高產,就必須適當控制油氣比,減少能量的銷耗,同時還要加強注水,以水驅油,不斷補充油層的能量。
在地下油層條件下,原油中溶解有一定數量的天然氣,天然氣溶於石油中可以導致石油體積的膨脹,比重和粘度降低,降低流體液柱壓力,使油井更易自噴,有利於石油開採。當油層壓力(原油的飽和壓力)降低到某一界限時,所溶解的天然氣開始從原油中逸出。油層壓力和油氣比是油井自噴能力的主要指標。如油層驅動方式為水壓驅動時,在開採過程中,全部氣體都呈溶解狀態處於石油中,油氣比相當於溶解於石油中的氣量。
高油氣比油田
高油氣比油田是指油田原油富含伴生氣,原始油氣比高於50m /m ,伴生氣的主要成分是C以下的輕烴以及微量的HS、CO等氣體混合物。
高油氣比的油井,由於其溶解氣的量較大,溢流激烈程度往往不亞於氣井,欠平衡鑽井時,如果採取的措施不當,易出現井下複雜情況或事故 。
問題及對策
主要問題
一般來說, 影響和制約欠平衡鑽井施工正常進行的因素主要有3 個:
1. 井壁穩定性
由於欠平衡鑽井所採用的鑽井液密度小於地層壓力當量鑽井液密度,對於一些薄弱層可能會造成井壁垮塌。
2.井口壓力控制
欠平衡鑽井施工時,如果井口壓力超過了鏇轉控制頭的額定工作壓力,只能中斷鑽進。井口壓力與地層壓力、鑽井液密度、地層流體類型和產量及氣體滑脫速度有關,通過調整鑽井液密度可以降低井口壓力。
3.地面流體處理
如果地層流體的產量( 油、氣、水) 超出了欠平衡鑽井地面設備的處理能力,就無法保證鑽井液的循環。由於儲層產量與欠平衡壓力有關,可以降低欠平衡壓力控制地層流體產出量,如果調整欠平衡壓力不能解決的話,只能中斷欠平衡鑽井 。
對策
1.地面流體的處理
地面流體的處理一是選擇處理能力高的地面處理設備;二是進行合理的欠平衡壓力設計,控制地層流體產量。
2.井口壓力控制技術措施
欠平衡鑽井的井口壓力控制通常採用低節流壓力方法。
生產油氣比
油井的實際產氣量應該為油管產氣量和套管產氣量之和。如果考慮這些氣體在泵入口處的狀態,一部分應該以自由氣的形式存在,另一部分應該溶解在油中,其中自由氣一部分進入油管另一部分進入油套環空。因此油井的生產油氣比可以寫成 :
其中R 為泵入口處的溶解油氣比;Q 為套管的產氣量;m 為泵入口處的氣體分離係數;Q 為產油量; R 為油井總的生產油氣比。油井的產量Q 可以通過單量得到Q,通過測試得到。如果能得到m 和R 就能計算出油井的生產油氣比。油井在生產過程中,其動液面是可以測量的,通過動液面和套壓即可計算得到泵入口處的壓力i,由此可以由下式計算泵入口處的溶解油氣比 :
其中:
式中: P 為泵吸入口壓力,Pa;
t為泵吸入口溫度,℃;
r 為0.6895MPa的參考分離器壓力下的天然氣相對密度;
為在壓力P和t溫度下的天然氣相對密度;
t為分離器溫度,℃;
P為分離器壓力,Pa;
為原油相對密度;
R 為泵吸入口處的溶解氣油比,m /m ;
c、c、c為常數。